resistive circuits

RESISTIVE CIRCUITS (RANGKAIAN RANGKAIAN RESISTIF)

Dwi Meliyani 1, Erika Diana Rizanti

2, Kuntari Winarsih

3, Noviani Prima

4.

Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sultan Ageng Tirtayasa.

Jl. Jenderal Sudirman Km. 3 Cilegon Banten 42435

Email : [email protected], [email protected], [email protected],

[email protected].

Abstrak

Rangkaian resistif merupakan rangkaian

yang mempunyai imunitas tertentu dan

mempunyai kewenangan preogratif terhadap

unsur unsur attenuator diluarnya. Hukum I Kirchoff atau KCL(Kirchhoffs Current Law) dan

hukum II Kirchoff atau KVL (Kirchhoffs voltage Law). Hukum Ohm Berbunyi : Kuatnya arus listrik yang mengalir pada sauatu beban listrik

sebanding lurus dengan tegangan listrik dan

berbanding terbalik dengan hambatan. Dua elemen dikatakan terhubung seri jika mereka

hanya mempunyai satu simpul bersama dan tidak

ada elemen lain yang terhubung pada simpul itu.

Dua elemen dikatakan terhubung paralel jika

mereka terhubung pada dua simpul yang sama.

Theorema Thvenin menyatakanan bahwa

jika rangkaian seksi sumber pada hubungan dua-

terminal adalah linier, maka sinyal pada terminal

interkoneksi tidak akan berubah jika rangkaian

seksi sumber itu diganti dengan rangkaian

ekivalen Thvenin. Theorema Norton

menyatakan bahwa jika rangkaian seksi sumber

pada hubungan dua-terminal adalah linier, maka

sinyal pada terminal interkoneksi tidak akan

berubah jika rangkaian seksi sumber itu diganti

dengan rangkaian ekivalen norton.

Ammeter adalah jenis alat ukur elektronik

yang digunakan untuk mengevaluasi aliran arus

listrik di sirkuit tertentu. Voltmeter adalah

alat/perkakas untuk mengukur besar tegangan

listrik dalam suatu rangkaian listrik. Ohmmeter

adalah perangkat yang mengukur jumlah listrik

yang dihasilkan pergeseran seperti elektron

melewati sebuah konduktor listrik.

Kata Kunci: Hukum Kirchhoff, Thorema

Thevenin dan Norton, Pembagi Tegangan dan

arus, Ammeter, Volmeter, Ohmmeter.

1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Rangkaian resistif merupakan rangkaian

yang mempunyai imunitas tertentu dan

mempunyai kewenangan preogratif terhadap unsur

unsur attenuator diluarnya.

Dalam jurnal ini akan dibahas beberapa

hukum hukum yang berkaitan dengan rangkaian

resistif pada rangkaian listrik, diantaranya adalah

hukum Kirchhoff, hukum Ohm, sub rangkaian

ekuivalen dengan ekuivalen seri pembagi

tegangan, ekuivalen paralel pembagi arus,

ekuivalen Thevenin dan ekuivalen Norton. Pada

jurnal inipun akan dibahas cara erja dari ammeter,

voltmeter, ohmmeter dan desain desain dari

rangkaian resistor. Serta dilengkapi dengan contoh

soal dari beberapa penjelasan materi sebelumnya.

1.2 Tujuan

Tujuan yang hendak dicapai dalam

pembuatan jurnal ini adalah:

1. Memahami bunyi hukum Kirchhoff.

2. Memahami hukum Ohm.

3. Memahami Ekuivalen seri dan Pembagi

Tegangan.

4. Memahami Ekuivalen paralel dan Pembagi

Arus.

5. Memahami Ekuivalen Thevenin dan

Ekuivalen Norton.

6. Mengetahui cara kerja dari Ammeter,

Voltmeter dan Ohmmeter.

1.3 Rumusan Masalah

Batasan masalah dalam jurnal ini adalah:

1. Bagaimana pengertian dari bunyi Hukum

Kirchhoff 1 dan 2.

2. Bagaimana bunyi hukum Ohm.

3. Bagaimana pengertian dari Ekuivalen seri

dan pembagi tegangan serta contoh

soalnya.

4. Bagaimana pengertian dari Ekuivalen

paralel dan pembagi arus serta contoh

soalnya.

5. Bagaimana pengertian dari rangkaian

Ekuivalen Thevenin dan Ekuivalen Norton.

6. Bagaimana cara kerja dari Ammeter,

Volmeter, dan Ohmmeter.

1.4 Tinjauan Pustaka.

1.4.1 Hukum Kirchhoff

Hukum I Kirchoff atau KCL(Kirchhoffs Current Law) dan hukum II Kirchoff atau KVL

(Kirchhoffs voltage Law). Hukum Kirchhoff 1 menyatakan : Jumlah aljabar kuat arus yang

menuju suatu titik cabang rangkaian listrik =

jumlah aljabar arus yang meninggalkan titik

cabang tersebut.

Gambar 1.1 Arus arus pada titik cabang.

Pada gambar 1.1, arus I1, I2, dan I3 menuju

titik cabang A, sedangkan arus I4 dan I5

meninggalkan titik cabang A. Maka pada titik

cabang A tersebut berlaku persamaan :

menuju titik cabangmeninggalkan titik cabang

I1 + I2 + I3 = I4 + I5

Hukum II Kirchhoff menyatakan : Jumlah

aljabar penurunan tegangan (voltage drop) pada

rangkaian tertutup (loop) menuruti arah yang

ditentukan = jumlah aljabar kenaikan tegangan

(voltage rise) nya.

Pada gambar 1.2, arah pembacaan

mengikuti arah jarum jam seperti yang

ditunjukkan panah melingkar, jadi mengikuti arah

a-b-c-d-e-f-a. Pada baterei, arah pembacaan dari a

ke b atau dari ke +, sehingga dari a ke b terjadi voltage rise sebesar E1, sebaliknya dari d ke e

terjadi voltage dropsebesar E2. Pada resistor R1

arah pembacaan dari b ke c dan arus mengalir dari

b ke c juga, oleh karena arus mengalir dari

tegangan tinggi ke rendah, maka tegangan b lebih

besar dari tegangan c sehingga dari b ke c terjadi

voltage drop sebesar I R1. Dengan penalaran yang

sama maka dari c ke d, e ke f, f ke a berturut-turut

terjadi voltage drop sebesar I R2, I R4, dan I R3.

Gambar 1.2. Voltage drop dan rise pada loop

Maka pada loop berlaku persamaan :

Pada waktu menggunakan hukum tersebut,

jika dari perhitungan diperoleh harga arus bertanda

aljabar -, maka arah arus yang benar adalah

berlawanan dengan arah yang telah ditentukan

secara sembarang pada langkah awal.

1.4.2 Hukum Ohm

Hukum Ohm Berbunyi : Kuatnya arus

listrik yang mengalir pada sauatu beban listrik

sebanding lurus dengan tegangan listrik dan

berbanding terbalik dengan hambatan.

Berikut contoh rangkaian Hukum Ohm:

Gambar 1.3. Rangkaian Hukum Ohm

V = Tegangan listrik yang terdapat pada

kedua ujung penghantar dalam satuan volt (V).

I = Arus listrik yang mengalir pada suatu

penghantar dalam satuan Ampere (A).

R = nilai hambatan listrik (resistansi) yang

terdapat pada suatu penghantar dalam satuan Ohm

()

1.4.3 Ekuivalen Seri dan Pembagi Tegangan

Dua elemen dikatakan terhubung seri jika

mereka hanya mempunyai satu simpul bersama

dan tidak ada elemen lain yang terhubung pada

simpul itu. Analisis terhadap suatu rangkaian

sering akan menjadi lebih mudah dilaksanakan

jika sebagian dari rangkaian dapat diganti dengan

rangkaian lain yang ekivalen dan lebih sederhana.

Basis untuk terjadinya ekivalensi antara dua

macam rangkaian adalah hubungan i-v dari

keduanya.

Gambar 1.4 (a) Sebuah rangkaian yang mengandung

kombinasi seri dari N tahanan (b) Rangkaian ekivalen

yang lebih sederhana: Req = R1 + R2 + .... + RN

Kaidah ini memberikan distribusi tegangan

pada elemen yang dihubungkan seri dalam

rangkaian.

Gambar 1.5. Pembagi Tegangan

Didapat :

Tegangan pada masing-masing elemen

adalah :

Secara umum dapat kita tuliskan:

1.4.4 Ekuivalen Paralel dan Pembagi Arus.

Dua elemen dikatakan terhubung paralel

jika mereka terhubung pada dua simpul yang

sama. Penyederhanaan yang serupa dapat

diterapkan kepada rangkaian-rangkaian paralel.

Sebuah rangkaian yang mengandung N

konduktansi yang dipasang paralel, seperti pada

gambar di bawah ini.

Gambar 1.5 (a) Sebuah rangkaian yang mengandung N

tahanan paralel yang mempunyai konduktansi G1 G2

GN (b) Rangkaian ekivalen yang lebih

sederhana: Geq = G1 + G2 + .... GN

sedangkan ekivalennya di dalam Gambar

1.5 b memberikan :

Sehingga

Dinyatakan dalam tahanan dan bukan di

dalam konduktansi,

Kombinasi pararel sering dinyatakan

dengan tulisan R eq = R1 || R2 || UR3, misalnya.

Hal khusus untuk hanya dua tahanan paralel.

1.4.5 Ekuivalen Thevenin dan Ekuivalen Norton.

Theorema Thvenin menyatakanan bahwa

jika rangkaian seksi sumber pada hubungan dua-




ekivalen Thvenin.

Theorema Norton menyatakan bahwa jika

rangkaian seksi sumber pada hubungan dua-




ekivalen norton.

Gambar 1.6. (a).Rangkaian Ekuivalen Thevenin

(b).Rangkaian Ekuivalen Norton

1.4.6 Cara Kerja dari Ammeter, Voltmeter,

Ohmmeter.

1. Ammeter.

Ammeter adalah jenis alat ukur elektronik

yang digunakan untuk mengevaluasi aliran arus

listrik di sirkuit tertentu. Pada dasarnya, ammeter

akan mengukur aliran arus dalam hal ampere.

Ammeter bekerja berdasarkan perinsip gaya

magnetik ( Gaya Lorentz ) ketika arus mengalir

melalaui kumparan yang dilingkupi oleh medan

magnet timbul gaya Lorentz yang menggerakan

jarum penujuk menyimpang. Apabila arus yang

melewati kumparan besar, maka gaya yang timbul

juga akan membesar sehingga penyimpanagan

jarum peujuk juga akan lebih besar. Demikian

sebaliknya, ketika kuat arus tidak ada maka jarum

penujuk akan dikembalikan keposisi semula oleh

pegas. Besar gaya yang dimaksud sesuai dengan

perinsip Gya Lorentz F = B.I.L

2. Voltmeter.

Voltmeter adalah alat/perkakas untuk

mengukur besar tegangan listrik dalam suatu

rangkaian listrik. Voltmeter disusun secara paralel

terhadap letak komponen yang diukur dalam

rangkaian. Alat ini terdiri dari tiga buah

lempengan tembaga yang terpasang pada sebuah

bakelite yang dirangkai dalam sebuah tabung kaca

atau plastik. Lempengan luar berperan sebagai

anode sedangkan yang di tengah sebagai katode.

3. Ohmmeter.

Ohmmeter adalah perangkat yang

mengukur jumlah listrik yang dihasilkan

pergeseran seperti elektron melewati sebuah

konduktor listrik. Juga dikenal sebagai hambatan

listrik, nilainya dinyatakan dalam satuan ohm.

Pengukuran ini diatur oleh Hukum Ohm, yang

menyatakan bahwa arus yang melalui rangkaian

listrik berbanding lurus dengan jumlah tegangan

yang diberikan. Ketika ditulis sebagai persamaan

aljabar, fenomena alam ini akan terlihat seperti ini:

R = V / I, dimana R adalah Resistensi, V

Tegangan, dan I mewakili Arus. Ini ilustrasi dari

hubungan antara nilai-nilai tersebut diberikan

untuk abad ke-19 fisikawan Jerman dan guru,

Georg Simon Ohm.

2. PEMBAHASAN

1. Contoh perhitungan dari hukum Kirchhoff

2 (KVL) :

Hitunglah ix dan Vx nya !

Gambar 2.1 Contoh Rangkaian yang dihitung

dengan hukum Kirchhoff 2 (KVL)

2. Contoh Perhitungan dari pembahasan

Hukum Ohm:

3. Contoh Perhitungan dari pembahasan

Ekuivalen Seri dan Pembagi Tegangan.

Ohmmeter adalah sebuah alat yang

mengukur nilai tahanan di antara kedua

terminalnya. Berapakah pembacaan yang

benar jika alat tersebut dipasangkan pada

jaringan dari gambar 2.2.

Gambar 2.2 Contoh soal pembagi tegangan.

Jawab :

Gambar 2.3. Rangkaian sederhana dari gambar

2.2.

Gambar 2.4. penyederhanaan dari gambar 2.3.

4. Contoh Perhitungan pembagi tegangan dan

arus.

Dalam rangkaian pada gambar dibawah ini,

(a). Pakailah metode kombinasi tahanan

untuk mencari Req (b). Pakailah pembagian

arus untuk mencari i1 (c). Pakailah

pembagian tegangan untuk mencari U2 (d).

Pakailah arus untuk mencari i3.

Gambar 2.5. Rangkaian contoh perhitungan.

Jawab:

(a) Req didapat dengan memparalelkan tahanan 70 Ohm dan 30 Ohm yang

menghasilkan tahanan 21 Ohm,

kemudian diserikan dengan tahanan 9

Ohm yang menghasilkan tahanan 30

Ohm.

(b). Req, 30 diparalelkan dengan tahanan

75 menghasilkan 21

. Kemudian

dengan mempergunakan pembagian

arus akan didapat.

Gambar 2.6 (a). Penyederhanaan Rangkaian dari

gambar 2.4. (b). Rangkaian ekuivalen.

(c). tahanan 50 , 75 dan 30 memiliki

tegangan yang sama karena satu simpul

(paralel) yaitu,

Dengan mempergunakan pembagian

tegangan, U2 dapat dihitung.

(d). Arus ditahanan 9 adalah:

Maka i3 dapat dihitung dengan

mempergunakan pembagian arus.

3. KESIMPULAN

Dari data yang didapat dalam pembahasan

jurnal dapat disimpulkan seperti ini:

1. Hukum I Kirchoff atau

KCL(Kirchhoffs Current Law) dan

hukum II Kirchoff atau KVL

(Kirchhoffs voltage Law).

2. Hukum Kirchhoff 1 menyatakan :

Jumlah aljabar kuat arus yang menuju

suatu titik cabang rangkaian listrik =

jumlah aljabar arus yang meninggalkan

titik cabang tersebut.

3. Hukum II Kirchhoff menyatakan : Jumlah aljabar penurunan tegangan

(voltage drop) pada rangkaian tertutup

(loop) menuruti arah yang ditentukan =

jumlah aljabar kenaikan tegangan

(voltage rise) nya.

4. Hukum Ohm Berbunyi : Kuatnya arus

listrik yang mengalir pada sauatu

beban listrik sebanding lurus dengan

tegangan listrik dan berbanding

terbalik dengan hambatan.

5. Dua elemen dikatakan terhubung seri

jika mereka hanya mempunyai satu

simpul bersama dan tidak ada elemen

lain yang terhubung pada simpul itu.

6. Dua elemen dikatakan terhubung

paralel jika mereka terhubung pada dua

simpul yang sama.

7. Theorema Thvenin menyatakanan bahwa jika rangkaian seksi sumber

pada hubungan dua-terminal adalah

linier, maka sinyal pada terminal

interkoneksi tidak akan berubah jika

rangkaian seksi sumber itu diganti

dengan rangkaian ekivalen Thvenin.

8. Theorema Norton menyatakan bahwa jika rangkaian seksi sumber pada

hubungan dua-terminal adalah linier,

maka sinyal pada terminal interkoneksi

tidak akan berubah jika rangkaian seksi

sumber itu diganti dengan rangkaian

ekivalen norton.

9. Ammeter adalah jenis alat ukur

elektronik yang digunakan untuk

mengevaluasi aliran arus listrik di

sirkuit tertentu.

10. Voltmeter adalah alat/perkakas untuk

mengukur besar tegangan listrik dalam

suatu rangkaian listrik.

11. Ohmmeter adalah perangkat yang

mengukur jumlah listrik yang

dihasilkan pergeseran seperti elektron

melewati sebuah konduktor listrik.

DAFTAR PUSTAKA

1. http://dien-

elcom.blogspot.com/2012/06/rankaian-seri-

dan-rangkaian-paralel.html (URL dikunjungi

pada tanggal 15 Maret 2014).

2. http://staff.uny.ac.id/sites/default/files/Labshee

t%20Rangkaian%20Listrik-5_0.pdf (URL

dikunjungi pada tanggal 15 Maret 2014).

3. http://laurens-oratmangun.com/data/HUKUM-

KIRCHOFF.pdf (URL dikunjungi pada

tanggal 15 Maret 2014).

4. http://yasdinulhuda.files.wordpress.com/2008/

02/jobsheet-praktek-aup-2008.pdf (URL


5. http://eecafedotnet.files.wordpress.com/2011/0

8/kaidah-dan-teorema-rangkaian1.pdf (URL


BIODATA PENULIS

1. Dwi meliyani, lahir di Padang, tahun 1991.

NIM: 3332090006. Saat ini sedang menempuh

pendidikan tinggi di Jurusan Teknik Elektro

Universitas Sultan Ageng Tirtayasa. Email:

[email protected].

2. Erika Diana Rizanti, Lahir di Cilegon, 06

Mei 1991. NIM : 3332103547. Saat ini sedang

menempuh pendidikan tinggi di Jurusan

Teknik Elektro Universitas Sultan Ageng

Tirtayasa. Email:

[email protected].

3. Kuntari Winarsih, Lahir di Serang, 20

September 1992. NIM: 3332103536. Saat ini

sedang menempuh pendidikan tinggi di

Jurusan Teknik Elektro Universitas Sultan

Ageng Tirtayasa. Email:

[email protected].

4. Noviani Prima, Lahir di Serang, 16 November

1991. NIM: 3332103537. Saat ini sedang

menempuh pendidikan tinggi di Jurusan

Teknik Elektro Universitas Sultan Ageng

Tirtayasa. Email:

[email protected].

resistive circuits

Documents